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智能讨论系统中的适应性认知多样性对讨论效果的影响

高红丽  
【摘要】:讨论是一种常见的学习形式,在讨论过程中,成员之间的新旧知识进行相互作用,实现了知识的生成和创新。讨论中涉及到的协作性知识建构,在社会建构主义、联通主义和新建构主义等最新的学习理论和技术发展中都扮演着重要的角色。但是在无干预的讨论中,存在主题不集中、内容不深入等问题,讨论效果是难以保证的。最初的干预是为讨论过程提供固定支持,但固定支持因为不具有适应性,可能会带来额外的加工负荷。随着人工智能技术(如自然语言处理)的发展,将其应用于在线讨论环境,对讨论过程提供动态适应性支持,是当前一个重要的研究领域。根据观点产生的联想记忆观点搜索模型和认知-社会-动机模型,他人提供的差异观点作为提取线索,可以激活更大范围的知识(包括低可得性知识),促使更多差异性观点的产生,带来讨论广度的增加。有效讨论的重要特点是差异信息的出现以及对差异信息的进一步加工。已有研究中,施加的认知多样性是最具有情境依赖性、最容易操纵的变量。即便如此,这种认知多样性在讨论开始之前就确定下来,在过程中不会再进行适应性变化,是一种静态的差异。然而,认知多样性对讨论效果的真正影响是表现在随着讨论内容的变化而不断调整的动态过程之中,成员之间的认知多样性不是彼此独立,而是相互作用的。本研究提出了适应性认知多样性的概念,并验证其对讨论效果的影响。适应性认知多样性的理论定义是指讨论过程中,与先前语义领域不同的动态变化的信息差异;在操纵方法上,首先对讨论过程中先前语义领域进行自动识别,然后给出与先前语义领域不同的差异性刺激。本研究中是通过识别被试当前讨论内容的类型,然后适应性地给出与当前讨论内容不同类型的观点。本研究首先组织三人一组的在线讨论,收集对于讨论问题的典型观点,并整理出主要类型,作为后续研究的语料库(观点库的构建);然后由经过训练的研究助手作为讨论组成员,识别当前讨论内容的语义类型,从语料库中选取相同类型或不同类型的观点进行反馈,梳理该过程中基本的对话机制(研究一);在此基础上,由虚拟代理模拟该对话机制,自动识别当前的语义类型,并给出相同类型或不同类型的反馈(研究二);虚拟代理给出不同类型观点后接着提供询问态度和理由的支架,引导被试对刺激信息的进一步加工(研究三);最后在一对一(一个被试和虚拟代理)的讨论环境中对以上结果进行验证(研究四)。(1)观点库的构建。以“人工智能将会给人类带来怎样的影响”为讨论主题,收集对于该问题的典型回答作为后续研究的观点库。首先组织30名被试(3人一组,共10个讨论组)围绕该问题进行在线讨论,从讨论记录中提取典型回答形成初步的观点库。然后组织30名被试(每个讨论组由2名被试和虚拟代理组成,共15个讨论组)进行二对一的虚拟讨论,进一步收集人机对话中的典型观点。虚拟代理本质上是有一定智能性的软件系统,可根据设定的规则,自动化作出反馈。通过上述步骤,共形成包括600个观点的观点库,在此基础上,对观点库中的常见类型进行汇总,形成了包含八种类型及其典型观点的语料库,用以进一步的研究。(2)研究助手提供的适应性认知多样性对在线讨论效果的影响(研究一)。本研究由研究助手提供适应性差异刺激,探讨其对讨论效果的影响,并总结出基本的对话规则,为下一步的虚拟代理自动反馈奠定基础。以102大学生为被试,每个讨论组由2名被试和1名经过训练的研究助手组成,共51个讨论组。讨论过程中,研究助手首先识别被试当前讨论内容所属的类型,然后从语料库中选取相同类型(相似条件)或不同类型(差异条件)的观点进行反馈,并梳理出包括发话时机、应提供的观点数和类型数在内的基本对话规则。以计算机自动分类后计算出的相似比(相同类型观点数除以观点总数)为指标,对研究助手自变量操纵的有效性进行交叉验证。结果表明,差异条件下的相似比显著低于相似条件,即对适应性认知多样性的变量操纵是有效的。以讨论过程的深度广度、讨论效果自评和讨论前后变化程度作为讨论效果的指标,进行相似条件和差异条件下的比较。结果表明,被试主观上认为,差异条件下他人提供的观点对自己更有帮助。(3)虚拟代理提供的适应性认知多样性对在线讨论效果的影响(研究二)。基于研究一总结出基本的对话规则,本研究由虚拟代理提供适应性差异刺激,探讨其对讨论效果的影响。以52名大学生为被试,每个讨论组由2名被试和1名虚拟代理组成,共26个讨论组。讨论过程中,虚拟代理模拟研究助手总结出的对话规则,自动识别当前内容所属的类型,然后从语料库中选取相同类型(相似条件)或不同类型(差异条件)的观点进行反馈。以讨论过程的深度广度、讨论效果自评和讨论前后变化程度作为讨论效果的指标。结果表明,差异条件下,虚拟代理提供与当前讨论内容不同的观点,促进了讨论广度(被试提供的类型数量)的增加;被试主观上认为,讨论过程中,虚拟代理提供不同类型观点对自己更有帮助,对讨论问题的理解也更为全面深入。(4)虚拟代理提供的论辩支架对在线讨论效果的影响(研究三)。在虚拟代理给出适应性差异刺激后,进一步提供论辩支架,引导被试对差异观点的深入加工。以64名大学生为被试,每个讨论组由2名被试和1名虚拟代理组成,共32个讨论组。有支架条件下,虚拟代理在提供与当前讨论内容不同类型的观点之后,进一步提供询问被试是否同意及相应理由的论辩支架,引导被试对刺激观点进行深加工。无支架条件下,虚拟代理仅提供与当前讨论内容不同类型的观点。以讨论过程中的交互质量、网络中心度、讨论深度广度、讨论效果自评和讨论前后测变化程度作为讨论效果的指标。结果表明,有支架条件下,被试更多地围绕虚拟代理提供的关键词进行讨论;被试主观上觉得有支架条件下对问题的理解更为全面;无支架条件下,被试在讨论过程中提到的类型数量更多。(5)适应性认知多样性和论辩支架对在线讨论效果的影响(研究四)。本研究在一对一(1名被试和虚拟代理)的讨论环境中,排除第二个被试影响的情况下,进一步验证之前的研究结果。以47名大学生为被试,每个讨论组由1名被试和1名虚拟代理组成。控制条件下,被试单独发表观点,没有虚拟代理的参与;有支架条件下,虚拟代理提供差异观点并给出论辩支架;无支架条件下,虚拟代理仅提供差异观点。以讨论过程中的交互质量、讨论深度广度、讨论效果自评和讨论前后测变化程度作为讨论效果的指标。结果表明,虚拟代理提供与被试当前语义类型不同的反馈,有利于讨论广度的提升;通过与提供不同类型观点的虚拟代理进行交互,被试主观上觉得对讨论问题的理解更为全面;被试对虚拟代理给出的观点更多地持同意态度;在有限的讨论时间内,深度提高会伴随着广度的降低。本研究主要得出以下结论:(1)根据先前讨论内容所属的类型,给予相同类型或不同类型的反馈,这种基于类型的适应性认知多样性操纵是有效的;(2)针对先前讨论内容,给予不同类型反馈可以促进讨论广度的增加,被试感觉到的讨论效果更好;(3)就目前的观点库而言,被试对虚拟代理的观点更多地持同意态度;(4)在有限的时间内,讨论深度和讨论广度存在矛盾。


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